張強(qiáng)

摘 要：本文對(duì)配車設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的軸線模塊半掛車，以尼古拉MDE車型為例，詳細(xì)的介紹了液壓鵝頸仰臥油缸與軸線模塊前部部分軸線懸掛串聯(lián)時(shí)，鵝頸施加在五輪鞍座上的力與串聯(lián)的軸線軸壓的比值關(guān)系。通過算例詳細(xì)介紹了如何利用此比值關(guān)系確定大件裝載位置的方法。介紹了軸線模塊半掛車使用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：軸線模塊半掛車 液壓鵝頸 混合單點(diǎn)支撐組 五輪鞍座 前、后臺(tái)車 轉(zhuǎn)向閉鎖軸

1 引言

通過本文學(xué)習(xí)可助力初涉大件運(yùn)輸行業(yè)的工程技術(shù)人員盡快掌握軸線模塊半掛車大件配車設(shè)計(jì)及使用等相關(guān)知識(shí)。

2 鵝頸仰臥油缸與前部軸線串聯(lián)時(shí)五輪鞍座負(fù)載與串聯(lián)軸線軸壓比值關(guān)系

以尼古拉MDE車型液壓鵝頸為例，如圖1a所示，其主體為上、下兩個(gè)鉸接的構(gòu)件，兩構(gòu)件間縱向有一只大推力的仰臥油缸（有的車型平行安裝2只），組成穩(wěn)定的三聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，通過仰臥油缸的伸縮，鵝頸與軸線模塊可同步升降。下部構(gòu)件上部有4個(gè)仰臥油缸安裝孔位，這4個(gè)安裝孔位決定了鵝頸對(duì)牽引車五輪鞍座施加的負(fù)荷大小，如圖1b所示。

軸線模塊半掛車只能組成3點(diǎn)支撐，鵝頸轉(zhuǎn)盤可單獨(dú)作為單點(diǎn)支撐組，見圖2a，也可通過仰臥油缸與串聯(lián)的前部軸線模塊部分軸線懸掛共同組成混合單點(diǎn)支撐組，見圖2b和c。

如果鵝頸轉(zhuǎn)盤獨(dú)立單點(diǎn)，可直接查圖1b，通過看表壓得到施加在五輪鞍座上的負(fù)荷大小。如果為混合單點(diǎn)支撐組，則還需要查圖3“軸線油壓與軸壓關(guān)系”圖，從而得到五輪鞍座負(fù)載與單點(diǎn)支撐組內(nèi)軸線軸壓之間的比值大小，通過此比值可通過求空間平行力系中心的方法計(jì)算確定混合單點(diǎn)支撐組中合成支撐點(diǎn)的位置。

由圖3可知，相同油壓不同內(nèi)徑的懸掛缸承載能力不同。

表1為通過查圖1b和圖3計(jì)算得到的混合單點(diǎn)支撐組液壓鵝頸不同安裝孔位五輪鞍座負(fù)載與軸線軸壓比值關(guān)系。

3 載貨位置確定方法

以尼古拉MDE前3軸、后4軸中間加6軸距長度連接平臺(tái)半掛車為例介紹大件載貨位置確定方法。車型示意圖如圖4：

已知：牽引車自重及重心位置；半掛車各組成部分的自重及重心位置；軸線懸掛油缸內(nèi)徑為φ130，仰臥油缸連接在①孔位，據(jù)表1，鵝頸負(fù)載為前臺(tái)車軸壓的1.5倍。

求解：100噸大件裝載位置。

第一步：牽引車自重載荷分配（圖５）

第二步：半掛車自重軸載分配

1）半掛車自重力系簡化（圖6）

半掛車自重＝0.3＋4.7＋9.6＋7.8＋12.5＝36.1t

半掛車自重重心位置＝（0.3×19310＋4.7×18575+9.6×14725+7.8×7750+12.5×0-1.2×3400）/36.1＝8056mm

2）半掛車自重軸載分配

由力平衡列出：

1.5N1'＋3N1'＋4N2'=36.1t

R1'＋2R2'=1.5N1'

由力矩平衡列出：

1.5N1'×20625＋3N1'×14725=36.1×8056

2R2'×4190=1.5N1'×（4190-375）

由以上各式得到：

N1'=3.872t，N2'=4.669t，R1'=0.520t，R2'=2.644t

第三步：大件裝載位置及重量分配

考慮牽引車中后橋限定軸壓13噸，軸線模塊車限定平均軸壓18噸、最大軸壓小于20噸，因此限定鵝頸對(duì)五輪鞍座最大壓載21噸，則混合單點(diǎn)前臺(tái)車軸壓限定為14噸。

先按前臺(tái)車軸壓限定值14噸計(jì)算前臺(tái)車每軸承載的大件重量N1"：

N1"=14-N1'=14-3.872=10.128t

由力矩平衡列出：

1.5N1"×20625＋3N1"×14725=80×L

2R2"×4190=1.5N1"×3815

由力平衡列出：

1.5N1"＋3N1"＋4N2"=100

R1"＋2R2"=1.5N1〞

由以上各式得出大件重量軸載分配及大件裝載位置：

N1"=10.128t，N2"=13.606t，R1"=1.360t，R2"=6.916t，L=7607mm（裝載位置）

第四步：半掛車組軸載校核

牽引車前橋總軸壓：R1總=5.90＋0.520＋1.360=7.780t（合格）

牽引車中后橋總軸壓：R2總=2.45＋2.644＋6.916=12.010t﹤13t（合格）

前臺(tái)車各軸線總軸壓：N1總=3.872＋10.128=14.000t（合格）

后臺(tái)車各軸線總軸壓：N2總=4.669＋13.606=18.275t≈18t且﹤20t（合格）

如上述軸壓不滿足要求或大件不能按計(jì)算確定的裝車位置裝車或按計(jì)算位置裝車運(yùn)行穩(wěn)定性不滿足要求，需要調(diào)整大件裝車位置或進(jìn)行重新進(jìn)行配車設(shè)計(jì)，調(diào)整后的參數(shù)計(jì)算可參考上列。

4 軸線模塊半掛車使用要點(diǎn)

（1）注意液壓鵝頸與半掛牽引車的匹配問題。一是牽引車的五輪鞍座原則上必須使用雙自由度鞍座；二是五輪鞍座高度一定要與鵝頸可調(diào)整高度范圍相匹配。

（2）注意防止五輪鞍座超載或負(fù)載過低的問題。在設(shè)計(jì)運(yùn)輸方案時(shí)，需要根據(jù)車型、大件重量、重心和裝載位置以及道路條件等綜合考慮并進(jìn)行計(jì)算校核。一要保證五輪鞍座負(fù)載不超過半掛牽引車的承載能力，二要保證五輪鞍座上的負(fù)載滿足道路最大爬坡能力。

（3）注意軸線數(shù)量有一定限制的問題。全部為軸線模塊時(shí)，軸線數(shù)量控制在最少6軸線、最多18軸線為宜。加入連接貨臺(tái)，有前臺(tái)車時(shí)，最少軸線為2＋2軸線配置，貨臺(tái)總長度小于25米為宜。加入連接貨臺(tái)，無前臺(tái)車時(shí)，后部最少軸線為2軸線，貨臺(tái)總長度也為小于25米為宜。貨臺(tái)總長度是指自鵝頸連接接口算起，至車尾轉(zhuǎn)向端梁接口間的總長度。

（4）注意車速與軸壓和輪胎氣壓的匹配問題。車速需根據(jù)配車軸壓和輪胎氣壓進(jìn)行控制。

（5）轉(zhuǎn)向閉鎖軸設(shè)置問題

例題1

已知：尼古拉MDE半掛車由4、5軸線模塊組成并使用最大轉(zhuǎn)向角45°的轉(zhuǎn)向端梁。

求解：使用作圖法確定轉(zhuǎn)向閉鎖軸位置及最小轉(zhuǎn)彎半徑r

方法：首先繪制車型的等比例平面圖；沿尾軸內(nèi)側(cè)懸掛旋轉(zhuǎn)中心畫45°夾角的AB直線，沿鵝頸牽引銷中心畫出55°夾角的CD直線，兩條直線的交點(diǎn)E就是理論轉(zhuǎn)彎中心；沿E點(diǎn)繪制車輛中線的EF垂線，距EF最近的軸線就是實(shí)際閉鎖軸；沿實(shí)際閉鎖軸繪制垂線并與AB、CD各有一個(gè)交點(diǎn)，兩個(gè)交點(diǎn)的遠(yuǎn)點(diǎn)O到車板的距離就是該車型的最小轉(zhuǎn)彎半徑r。

例題2

已知：尼古拉MDE半掛車由3、4軸線模塊中間加裝4軸距長度連接平臺(tái)組成，并使用最大轉(zhuǎn)向角55°的轉(zhuǎn)向端梁和7孔位轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)板。

求解：使用作圖法確定虛擬轉(zhuǎn)向閉鎖軸及每軸的轉(zhuǎn)向連接孔位

方法：首先繪制車型的等比例平面圖；沿尾軸內(nèi)側(cè)懸掛旋轉(zhuǎn)中心、鵝頸牽引銷中心各畫55°夾角的直線，兩條直線的交點(diǎn)為理論虛擬轉(zhuǎn)向中心O；沿O點(diǎn)繪制車輛中線的垂線就是虛擬轉(zhuǎn)向閉鎖軸。沿每條軸線的內(nèi)側(cè)懸掛中心繪制到O點(diǎn)的直線，測量每條直線的夾角，通過查車型轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)板的轉(zhuǎn)向角速查表數(shù)值與測量值進(jìn)行比對(duì)，最接近的孔位即為連接孔位。

5 結(jié)語

軸線模塊半掛車配車設(shè)計(jì)對(duì)初涉大件運(yùn)輸行業(yè)的工程技術(shù)人員來說難度較大，通過本文學(xué)習(xí)可使其較為便捷的掌握軸線模塊半掛車配車設(shè)計(jì)知識(shí)及車輛使用注意事項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]CCAM MDE technical manual［Z］.NICOLAS.

[2]Suspension MDE 14/17［Z］.NICOLAS

[3]超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定（交通運(yùn)輸部令2016年第62號(hào)）［S］.中華人名共和國交通運(yùn)輸部，2016-08-19.